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掺矿物掺合料水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性研究

高礼雄  
【摘要】:传统的硅酸盐水泥在生产过程中要消耗大量的资源和能源,造成严重的环境污染,同时也不能满足社会发展对其提出越来越高的性能要求。要解决硅酸盐水泥的上述问题,可大力开发以掺入高掺量矿物掺合料为特征的高性能水泥体系。为了对高性能水泥体系的设计提供依据,在此开展了掺矿物掺合料水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性研究。主要研究结果如下所述: 一、研究掺矿物掺合料水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性时,采用W/B(水胶比)不小于0.4的40mm×40mm×160mm棱柱体混凝土试件来进行,试验结果以抗弯拉抗蚀系数K_p和抗压抗蚀系数K_c表示。这种试验方法可在预期试验时间内获得相关试验结果,并使其具有代表性和可比性。 二、Ⅰ级和Ⅱ级粉煤灰对水泥基材料的抗硫酸钠侵蚀性能有改善作用,且随其掺量的增大而线性增强,这种作用效果不受水泥熟料中C_3S和C_2S的比例大小影响:水淬矿渣、煤矸石对水泥基材料的抗硫酸钠侵蚀性能有不利影响,且随其掺量的增大而线性加剧。水淬矿渣、煤矸石的这种不利影响与水泥熟料中C_3S和C_2S的比例大小有关,对熟料中C_3S含量高的水泥影响更显著,但在与粉煤灰双掺使用时可得到改善。矿物掺合料的上述作用效果,是其降低水泥石的Ca(OH)_2含量。改善水泥石的孔结构及其活性Al~(3+)离子析出生成更多AFt晶体的综合作用结果。 三、Ⅰ级和Ⅱ级粉煤灰、水淬矿渣、煤矸石等矿物掺合料对水泥基材料抗硫酸镁侵蚀性能的影响都存在着一个临界掺量。小于临界掺量时掺合料对水泥基材料的抗硫酸镁侵蚀性能有改善作用,反之则有不利影响,且这种不利影响随其掺量的增大呈二次多项式方程的方式加剧。掺合料的这种不利影响与水泥熟料中C_3S和C_2S的比例大小有关,对熟料中C_3S含量高的水泥影响较小。矿物掺合料的上述作用效果,是其降低Ca(OH)_2由水泥基材料内部向表层的扩散速度和表层Mg(OH)_2薄膜的增厚速度及改善水泥石孔结构的综合作用结果。 四、掺石灰石粉水泥基材料在0~10℃的温度条件下可产生碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀破坏。粉煤灰对水泥基材料的这种硫酸盐侵蚀破坏类型有改善作用,而煤矸石对其有不利影响。 五、与硫酸盐侵蚀单一因素作用相比,硫酸盐侵蚀和弯曲应力协同作用下,


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